5. DISCUSSÃO
No presente estudo, nós examinamos os efeitos do treinamento físico aeróbio de baixa intensidade e do destreinamento sobre parâmetros cardiovasculares, propriedades moleculares e mecânicas de cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo de ratos hipertensos na fase compensada da hipertensão arterial/hipertrofia cardíaca.
Nossos resultados mostraram que o programa de corrida em esteira de baixa intensidade aumentou a capacidade de corrida, avaliada através do TTF; induziu bradicardia de repouso, através da diminuição da FCR; provocou hipertrofia ventricular esquerda, através do aumento do peso relativo do ventrículo esquerdo; melhorou o transiente de [Ca2+]i e a
contratilidade de cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo; aumentou a expressão de proteínas reguladoras do transiente de [Ca2+]i no ventrículo esquerdo, como a SERCA2ae a
fosforilação da FLBser16, além de ter revelado uma forte associação entre o transiente de
[Ca2+]i e a capacidade para o exercício físico, tanto nos animais normotensos quanto nos
hipertensos. Além disso, o programa de corrida de baixa intensidade reduziu a PAS e a expressão de genes marcadores de hipertrofia cardíaca patológica (FNA, α-actina esquelética e a β-MCP) no ventrículo esquerdo dos animais hipertensos. Entretanto, todas essas adaptações regressaram aos valores basais após 4 semanas de destreinamento, em ambos animais normotensos e hipertensos.
Esses dados estão de acordo com estudos que suportam a ideia de que o treinamento físico aeróbio de intensidade baixa a moderada provoca adaptações cardíacas benéficas em animais normotensos (Natali et al., 2002; Fenning et al., 2003; Bocalini et al., 2010) e hipertensos (Garciarena et al., 2009; Carneiro-Júnior et al., 2010; Libonati et al., 2011; Rossoni et al., 2011; Roman-Campos et al., 2012). Todavia, essas adaptações cardíacas adquiridas com o treinamento aeróbio regular, são rapidamente perdidas após um período de destreinamento (Bocalini et al., 2010; Carneiro-Júnior et al., 2010).
Por outro lado, o treinamento físico de alta intensidade e longa duração, provocou remodelamento cardíaco adverso, através do aumento da fibrose miocárdica, disfunções ventriculares e o aparecimento de arritmias em ratos normotensos (Benito et al., 2011). Também foi mostrado recentemente, que o treinamento aeróbio de alta intensidade acelerou o remodelamento cardíaco adverso em ratas hipertensas, uma vez que a velocidade de corrida foi positivamente correlacionada com a ativação da expressão gênica de marcadores fenotípicos pró-fibróticos, e piora da função do ventrículo esquerdo (Rebelo et al., 2012).
Nossos dados mostraram que o programa de corrida em esteira de baixa intensidade reduziu a PAS dos animais hipertensos, embora essa adaptação foi revertida após 4 semanas de inatividade. É bem estabelecido na literatura que o exercício aeróbio regular reduz a pressão arterial em indivíduos hipertensos (Whelton et al., 2002; Chobanian et al., 2003; Pescatello et al., 2004; Hamer, 2006; Cornelissen & Smart, 2013), além do que, tem sido sugerido que a intensidade do exercício físico influencia esse efeito de diminuição da pressão arterial, uma vez que reduções mais altas têm sido observadas em intensidades de exercício físico mais baixas (Gava et al., 1995; Véras-Silva et al., 1997; Melo et al., 2003; Sun et al., 2008; Hua et al., 2009).
O exercício físico de alta intensidade pode aumentar a atividade do sistema nervoso simpático de tal forma que não haveria uma completa recuperação após cada sessão de exercício. Essa exposição crônica à atividade simpática alta poderia anular os benefícios do exercício físico sobre a diminuição da pressão arterial (Gava et al., 1995; Véras-Silva et al., 1997; Sun et al., 2008). Além do que, o exercício físico de alta intensidade, devido a maior sobrecarga física e o desgaste proporcionado, poderia dificultar a adesão da prática regular pelos indivíduos e aumentar o risco de acontecimento de eventos cardiovasculares inesperados, principalmente para aqueles hipertensos (Pescatello et al., 2004; Hua et al., 2009).
No início do período experimental, a FCR foi maior nos animais hipertensos em comparação aos normotensos. Dados epidemiológicos mostram que uma FCR elevada está relacionada ao aumento da morbidade e mortalidade cardiovascular na população em geral, e tem sido associada com um mau prognóstico em pacientes com problemas cardiovasculares (Jouven et al., 2005; Fox et al., 2008).
Como esperado, o programa de corrida em esteira de baixa intensidade aumentou a capacidade para o exercício físico, avaliada através do TTF, e diminuiu a FCR nos animais normotensos e hipertensos, embora após o período de destreinamento essas adaptações tenham regredido aos valores basais. A bradicardia de repouso tem sido considerada um marcador clássico das adaptações cardíacas ao treinamento físico aeróbio em animais experimentais (De Angelis et al., 2004; Evangelista et al., 2005; Schlüter et al., 2010) e em humanos (Serra-Grima et al., 2008; Boyett et al., 2013). Os valores mais baixos de FCR estão associados a um menor consumo de oxigênio pelo miocárdio e a um aumento do volume de ejeção, resultado de melhoras no ciclo cardíaco, capacidade contrátil celular cardíaca e modulação do sistema nervoso autônomo (Wisloff et al., 2001), embora tenha sido mostrado
que mesmo após o bloqueio do sistema nervoso autônomo, houve bradicardia de repouso induzida pelo exercício físico em atletas, mostrando que essa adaptação pode estar mais relacionada a uma diminuição da frequência cardíaca intrínseca (Boyett et al., 2013).
Nossos resultados mostraram que o condicionamento aeróbio melhorou parâmetros fisiológicos relevantes da saúde cardiovascular nos animais treinados, uma vez que a FCR está associada com o aumento da expectativa de vida e diminuição do acontecimento de eventos cardiovasculares (Morris & Froelicher, 1993; Jouven et al., 2005).
Mesmo durante o repouso, os SHR apresentam atividade simpática aumentada no coração e nos vasos sanguíneos, contribuindo para a manutenção da pressão arterial elevada nesses animais (Bing et al., 2002; Grassi et al., 2010). O treinamento físico aeróbio reduz a atividade simpática na periferia do sistema cardiovascular e contribui para a redução da frequência cardíaca e pressão arterial nesses animais (Gava et al., 1995; Bertagnolli et al., 2008). Apesar de não termos medido diretamente a atividade simpática, a redução da pressão arterial nos animais hipertensos, e a bradicardia de repouso induzida pelo exercício físico em ambos os animais normotensos e hipertensos após o programa de corrida em esteira de baixa intensidade, sugerem atenuação da atividade simpática nesses animais. Essas adaptações podem explicar as melhorias no desempenho físico, e nas propriedades moleculares e mecânicas de cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo dos animais treinados.
Nesse estudo, nós mostramos que a hipertensão arterial e a hipertrofia ventricular esquerda ocorreram nos animais hipertensos em comparação aos normotensos. O programa de corrida em esteira de baixa intensidade provocou hipertrofia ventricular esquerda nos animais normotensos e aumentou a hipertrofia ventricular esquerda nos animais hipertensos. Todavia, essas adaptações foram revertidas após o período de destreinamento.
A resposta cardíaca a nível estrutural e funcional gerada pela sobrecarga de pressão, difere muito da resposta induzida pelo treinamento físico aeróbio. A duração do estímulo é determinante da resposta fenotípica, uma vez que o estímulo para a hipertrofia cardíaca patológica é crônico, e o para hipertrofia fisiológica é intermitente. A hipertrofia cardíaca patológica está associada com a morte celular, aumento da fibrose intersticial, diminuição da vascularização e reexpressão de genes fetais (ex: FNA, α-actina esquelética e a β-MCP), sendo que todos esses fatores contribuem para redução da contratilidade e o desenvolvimento de disfunções cardíacas (Mill et al., 1998; Mill et al., 2011).
Após o nascimento, a expressão da α-MCP, que possui maior atividade ATPásica e maior velocidade de contração, é predominante nos ventrículos, enquanto que a expressão da
β-MCP é suprimida. Entretanto, durante a vida, vários estímulos e dentre eles a hipertensão arterial, são capazes de modificar esse padrão de transcrição, sendo que a expressão gênica da β-MCP e de outros genes do programa fetal (ex: FNA, α-actina esquelética) passam a ser reexpressos durante o remodelamento celular. Como resultado, os cardiomiócitos reduzem a velocidade de encurtamento e tem a capacidade de relaxamento prejudicada, o que contribuiria para as disfunções contráteis cardíacas (Palmer, 2005; Mill et al., 2011). A expressão gênica desses marcadores é um critério importante para distinguir se os estímulos são apenas tróficos (crescimento rápido ou normal), ou se os estímulos são primariamente hipertróficos, indicando o início de uma resposta patológica (Chien et al., 1991). Nossos dados confirmam esses achados em ratos hipertensos, sendo que observamos uma lentificação do transiente de [Ca2+]i e da velocidade de contração e relaxamento dos cardiomiócitos
isolados, e um aumento na expressão dos marcadores de hipertrofia patológica (FNA, α- actina esquelética e β-MCP) no ventrículo esquerdo desses animais, quando comparados aos normotensos.
Por outro lado, a hipertrofia cardíaca fisiológica, crescimento do coração que ocorre em resposta ao treinamento físico crônico (ex: “coração de atleta”), compreende principalmente a hipertrofia dos cardiomiócitos e a gênese de vasos. Caracteriza-se por ser reversível e por uma morfologia cardíaca normal, sem fibrose ou apoptose, e por uma função cardíaca normal ou melhorada. Além disso, pode aumentar a expressão da α-MCP e/ou diminuir a expressão da β-MCP, contribuindo para melhoria da função cardíaca (Bernardo et al., 2010; Soci et al., 2011; Ellison et al., 2012).
De fato, nós mostramos que o programa de corrida em esteira de baixa intensidade foi capaz de aumentar e acelerar o transiente de [Ca2+]i e a contratilidade dos cardiomiócitos
isolados do ventrículo esquerdo dos ratos normotensos e hipertensos. Em adição, o programa de corrida aplicado normalizou a expressão dos marcadores de hipertrofia cardíaca patológica (FNA, α-actina esquelética e a relação α/β-MCP) no ventrículo esquerdo dos ratos hipertensos, suportando a hipótese de que o treinamento físico aeróbio beneficia a função cardíaca, mesmo na presença de hipertrofia cardíaca patológica. Entretanto, nossos dados indicam que essas adaptações são mantidas somente durante a prática regular do exercício físico, uma vez que todas esses benefícios foram perdidos após 4 semanas de destreinamento, em ambos os animais hipertensos e normotensos.
O treinamento físico aeróbio regular provoca benefícios importantes em indivíduos portadores de disfunções cardíacas e com insuficiência cardíaca, na medida em que melhora a
função do coração, a saúde, a qualidade de vida, e reduz a morbidade e a mortalidade em indivíduos de ambos os sexos, de todas as idades e em todos os estágios das disfunções (Paffenbarger et al., 1993; Gulati et al., 2003). Dados epidemiológicos e de meta-análise indicam que a melhora da capacidade aeróbia ou da capacidade para o exercício físico, juntas ou isoladamente, podem reduzir efetivamente a mortalidade, os eventos cardíacos e o número de hospitalizações em homens e mulheres com problemas cardíacos estabelecidos, ou com alto risco de desenvolvimento (Myers et al., 2002, Kodoma et al., 2009). Portanto, o treinamento físico aeróbio regular melhora a condição física dos indivíduos na saúde e na presença de doenças cardíacas (Kemi & Wisloff, 2010).
A ação de bomba do coração origina-se da contração coordenada dos cardiomiócitos. Os cardiomiócitos são as células primárias do coração, e embora correspondam a aproximadamente 20% da população total de células cardíacas, os mesmos determinam mais de 90% da massa miocárdica, em função do tamanho de cada cardiomiócito (Bergmann et al., 2009). Os cardiomiócitos respondem de várias formas aos estímulos provocados pelo exercício físico, incluindo adaptações celulares e subcelulares que podem modular a contração intrínseca (Diffee, 2004; Kemi & Wisloff, 2010).
Quando a sobrecarga ou a intensidade do exercício físico aumenta, a força e a amplitude de contração de cada cardiomiócito também deve aumentar para garantir um volume de ejeção apropriado (Bers, 2002). O aumento do débito cardíaco é uma adaptação central provocada pelo treinamento físico aeróbio, uma vez que é o maior determinante do transporte de oxigênio e suprimento aos tecidos (Blomqvist & Saltin, 1983; Kemi & Wisloff, 2010). Portanto, a maioria das adaptações crônicas induzidas pelo treinamento físico sobre o coração, origina-se de adaptações nos cardiomiócitos isolados.
Os efeitos do treinamento físico aeróbio de intensidade baixa a moderada sobre a função de cardiomiócitos isolados, incluem melhorias nas propriedades contráteis e elétricas, algumas das quais nós já mostramos que ocorrem em ratos normotensos (Natali et al., 2002) e em ratos hipertensos (Carneiro-Júnior et al., 2010, Roman-Campos et al., 2012). Por outro lado, outros autores mostraram que melhorias na função de cardiomiócitos isolados de ratas normotensas, ocorrem apenas em resposta ao treinamento aeróbio de alta intensidade (Wisloff et al., 2001; Kemi et al., 2004; Kemi et al., 2005; Kemi et al., 2007).
O presente estudo mostrou adaptações funcionais provocadas pelo treinamento físico aeróbio de intensidade baixa sobre cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo de ratos
normotensos e hipertensos, e identificou modificações em mecanismos subcelulares que podem explicar as melhorias observadas no inotropismo e lusitropismo celular.
Nossos achados confirmam que o programa de corrida em esteira de baixa intensidade melhorou a função sistólica celular, resultado do aumento do transiente de [Ca2+]i e da
diminuição do tempo para liberação do [Ca2+]i, que juntos, explicam a maior amplitude e
velocidade de contração celular observadas nos cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo dos ratos normotensos e hipertensos treinados. Além disso, o programa de corrida em esteira de baixa intensidade melhorou a função diastólica celular, observada através do aumento da velocidade de relaxamento, que pode ser explicado pela diminuição do tempo para recaptação do [Ca2+]i nos cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo dos ratos
normotensos e hipertensos treinados. Todavia, após o período de destreinamento, todas essas adaptações regressaram aos níveis correspondentes dos animais não treinados, tanto nos cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo dos animais normotensos quanto nos hipertensos.
No coração, o transiente de [Ca2+]
i,a contração e o relaxamento celular são modulados
principalmente pela SERCA2a e seu regulador endógeno, a FLB, que quando está associada à SERCA2a, diminui o transporte de Ca2+ e a sua atividade de ATPase. O NCX também
contribui para a remoção do Ca2+ dos cardiomiócitos durante o relaxamento. A SERCA2a remove a maior parte do Ca2+ do citosol (decaimentode Ca2+) através de transporte ativo, e restaura a carga de Ca2+ do retículo sarcoplasmático antes da próxima contração (Bers, 2001).
A magnitude da remoção de Ca2+ do citosol, durante o relaxamento celular, é espécie- dependente, uma vez que durante esse processo, a fração de Ca2+ transportadapara o retículo sarcoplasmático através da SERCA2a; a fração de Ca2+ transportada para fora dos cardiomiócitos através do NCX; e a fração de Ca2+ transportada pela Ca2+ ATPase do sarcolema junto com a captação mitocondrial de Ca2+; correspondem a 70, 28 e 2% em cardiomiócitos isolados de coelhos e, 92, 7 e 1% em cardiomiócitos isolados de ratos, respectivamente (Bassani et al., 1994). Nesse sentido, a magnitude dos efeitos do treinamento físico sobre esses sistemas, também deve diferir entre as espécies.
A fosforilação da FLB através da PKA e da CaMKII (nos resíduos de serina 16 e treonina 17, respectivamente), é o principal mediador do efeito positivo sobre o inotropismo e lusitropismo, provocado pela estimulação β-adrenérgica no músculo cardíaco, uma vez que ocorre a sua dissociação e consequentemente a remoção da sua inibição sobre a SERCA2a (Wegener et al., 1989; Mattiazzi et al., 2005).
O aumento na atividade da SERCA2a e da taxa de recaptação de Ca2+ para o retículo sarcoplasmático induzido por essas fosforilações, provoca um aumento na velocidade de relaxamento celular, aumento do conteúdo de Ca2+ do retículo sarcoplasmático, e consequentemente, um aumento da liberação de Ca2+ e da contratilidade celular durante a sístole (Bers, 2001; MacLennan & Kranias, 2003; Mattiazzi et al., 2005).
Nossos resultados mostraram que a hipertensão não afetou a expressão protéica da FLBt, da SERCA2a, do NCX, e a fosforilação da FLBser16 no ventrículo esquerdo dos animais
SHR. Esses achados estão de acordo com os apresentados por Shorosfsky et al. (1999), que também não verificaram diferença na expressão protéica da FLBt e da SERCA2a no ventrículo esquerdo de animais SHR e controles. Alguns estudos também mostraram níveis similares na expressão protéica da FLBt, fosforilação da FLBser16 (Kolwicz et al., 2007) e
expressão da SERCA2a (MacDonell et al., 2005) no ventrículo esquerdo de ratas SHR e controles, enquanto outros mostraram um aumento na expressão do NCX associado à hipertensão (MacDonell et al., 2005; Garciarena et al., 2009).
Por outro lado, o programa de corrida em esteira de baixa intensidade aplicado aumentou a fosforilação da FLBser16, expressão protéica da SERCA2a, sem alterações na
expressão da FLBt e do NCX; provocando uma redução da razão FLBt/SERCA2a no ventrículo esquerdo dos ratos normotensos e hipertensos. Esses resultados indicam que a fosforilação da FLB no resíduo de serina 16 pela PKA, e a expressão protéica da SERCA2a no ventrículo esquerdo de ratos normotensos e hipertensos, são moduladas pelo treinamento aeróbio de baixa intensidade.
A diminuição da razão FLBt/SERCA2a aumenta a sensibilidade ao Ca2+ e a atividade enzimática da SERCA2a, uma vez que a FLB é o inibidor primário da SERCA2a (MacLennan & Kranias, 2003). Portanto, se a expressão da SERCA2a aumentou, enquanto a expressão da FLBt se manteve inalterada, consequentemente a razão FLBt/SERCA2a diminuiu em resposta ao programa de corrida em esteira de baixa intensidade aplicado, indicando redução da inibição da SERCA2a no ventrículo esquerdo.
O aumento da fosforilação da FLBser16 no ventrículo esquerdo dos animais
normotensos e hipertensos treinados pode sugerir um aumento da atividade simpática no coração dos mesmos. A estimulação dos receptores β-adrenérgicos aumenta a fosforilação da FLBser16 através da via AMP cíclico/PKA conforme descrito na literatura (Bers, 2001;
Outras cascatas subcelulares que também modulam a fosforilação/desfosforilação da FLB (Bers, 2001; Sabine et al., 1995) podem ter contribuído para esse achado.
O aumento da expressão protéica da SERCA2a também pode ter afetado/melhorado o inotropismo cardíaco, devido ao prolongamento do tempo de enchimento ventricular e ao maior acúmulo de Ca2+ no retículo sarcoplasmático (Kemi et al., 2008a).
Alguns estudos também mostraram que o exercício físico aeróbio de alta intensidade aumenta a expressão protéica da SERCA2a (Wisloff et al., 2001; Kemi et al., 2007; Kemi et al., 2008a), fosforilação da FLBthr17 (Kemi et al., 2007), semalteração dos níveis protéicos da
FLBt (Kemi et al., 2007; Kemi et al., 2008a), no ventrículo esquerdo de ratas normotensas. Em animais hipertensos, foi mostrado um aumento na expressão protéica da SERCA2a sem alteração no conteúdo de NCX após o treinamento físico com natação de intensidade baixa a moderada (Garciarena et al., 2009). Outro estudo mostrou um aumento na fosforilação da FLBser16,da FLBthr17, sem alteração no conteúdo protéico da FLBt, do NCX e da SERCA2a
no ventrículo esquerdo de ratas SHR, após o treinamento com corrida em esteira de baixa intensidade (MacDonell et al., 2005). No trabalho de Kolwicz et al. (2007), o programa de corrida em esteira de baixa intensidade, não alterou a expressão protéica da FLBt, a fosforilação da FLBser16,porém aumentou a fosforilação da FLBthr17 no ventrículoesquerdo de
ratas SHR.
Sendo assim, o aumento na fosforilação da FLBser16 e expressão da SERCA2a no
ventrículo esquerdo dos animais treinados, e a redução da razão FLBt/SERCA2a, são prováveis explicações para o aumento no transiente de [Ca2+]i e na amplitude de contração
celular, redução da duração do transiente de [Ca2+]i (diminuições do tempo para o pico do
transiente de [Ca2+]i e dotempo para 50% do decaimento de [Ca2+]i) e aumento na velocidade
de contração e relaxamento celular, observados em nosso estudo, nos animais normotensos e hipertensos, submetidos ao programa de corrida em esteira de baixa intensidade.
Entretanto, as adaptações cardiovasculares ao exercício físico regular são altamente dinâmicas, sendo que todas essas melhorias observadas nas propriedades moleculares e mecânicas dos cardiomiócitos do ventrículo esquerdo dos animais normotensos e hipertensos, em resposta ao programa de corrida em esteira de baixa intensidade por 8 semanas, foram completamente revertidas no período de apenas 4 semanas sem treinamento.
Nessa mesma linha, alguns autores já mostraram reversão da bradicardia de repouso induzida pelo treinamento físico com corrida em esteira, sobre o coração de ratos (Evangelista et al., 2005), e perda das melhorias sobre a função inotrópica e lusitrópica de músculos
papilares isolados de ratas treinadas em natação, após 2 semanas de destreinamento (Bocalini et al., 2010). Em nível celular, o aumento da contratilidade celular e da cinética do transiente de [Ca2+]i em cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo de ratas, após o treinamento
intervalado com corrida em esteira de alta intensidade por 13 semanas, foram revertidos completamente após 4 semanas de destreinamento (Kemi et al., 2004).
Nossos resultados fornecem evidências consistentes de que a função dos cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo é determinante da capacidade para o exercício físico. Nós mostramos que a capacidade física dos animais, medida através do TTF, correlacionou-se fortemente com melhorias das funções sistólica (aumento do transiente de [Ca2+]i e redução do tempo para o pico do transiente de [Ca2+]i) e diastólica (redução do
tempo para 50% do decaimento de [Ca2+]i), tanto após o programa de corrida em esteira de
baixa intensidade por 8 semanas, quanto após o período de destreinamento por 4 semanas, quando todos esses benefícios foram abolidos.
Esses resultados estão de acordo os de Kemi et al. (2004), que mostraram correlações similares entre o VO2máx (volume máximo de oxigênio) e as propriedades mecânicas de